Abstrak—Indonesia memiliki bahan baku rotan yang melimpah, 85% bahan baku rotan dunia berasal dari Indonesia. Namun, industri rotan domestik hanya mampu menyerap 20-30% dari total bahan baku yang dihasilkan. Industri furnitur rotan mengalami tantangan terkait daya saing terutama mulai masuknya pasar global. Salah satu hambatan dalam meningkatkan nilai jual furnitur rotan adalah struktur furnitur rotan yang tidak sekuat kayu dan daya tahan yang pendek. Peluang peningkatan nilai jual furnitur rotan masih terhambat karena desain furnitur yang dihasilkan merupakan desain konvensional dari masa ke masa, berbasis spesifikasi pada buyer, menggunakan fixed construction, volume produk besar yang berakibat pada biaya transportasi menjadi mahal dan sulit menembus pasar global. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan material rotan dengan mechanical properties rotan yang lebih baik, terutama kekakuan material. Sehingga dilakukan eksperimen treatment material rotan batang dengan injeksi resin sebagai matrik penguat material. Hasil pengujian 3 point bending menunjukan bahwa rotan hasil treatment lebih kaku dan teguh daripada rotan normal, dengan peningkatan sebesar 5 kali nilai normal. Hasil eksperimen berupa rotan komposit yang kemudian di aplikasikan dalam furnitur dengan sistem konstruksi knock down dengan pendekatan desain kontemporer.
Kata Kunci—Furnitur, Knockdown, Rotan, Treatment Rotan.
I. PENDAHULUAN
ALAM skala permintaan pasar, bahan baku rotan menempati posisi kedua setelah bahan baku kayu. Namun bahan baku kayu saat ini mengalami penurunan pasokan sumber daya akibat illegal logging dan pembatasan penggunaan material kayu guna mengurangi penebangan pohon, salah satunya untuk produk furnitur [1]. Di lain sisi, salah satu hasil hutan yang menjadi produk unggulan karena memiliki potensi pemanfaatan yang besar dan juga merupakan sumber daya alam terbarukan (renewable resources) adalah rotan [2].
Rotan adalah salah satu bahan baku yang melimpah di Indonesia. Indonesia adalah negara penghasil bahan baku rotan terbesar di dunia. Diperkirakan sekitar 85% bahan baku rotan di seluruh dunia dihasilkan oleh Indonesia [3]. Bahan baku rotan dalam negeri melimpah dan industri furnitur rotan mengalami tantangan terkait daya saing. Namun ironisnya, seperti yang dikemukan oleh Haryadi Himawan, Direktur Bina Perhutanan Sosial, Kemenhut yang menyatakan daya serap industri rotan domestik hanya 20-30% dari total bahan baku rotan yang dihasilkan oleh petani.
Di lingkungan industri furnitur di Indonesia, khususnya rotan, desain furnitur yang dihasilkan cenderung merupakan desain conventional dari masa ke masa. Begitu pula dengan sistem konstruksi furnitur nya yang masih menerapkan fixed construction dengan di pasak, di lem, atau di skrup dan
dibalut oleh anyaman kulit rotan. Juga penggunaan support-support tambahan disekitar struktur utama [4]. Riset untuk sistem konstruksi baru pernah dilakukan oleh Ihsan Biantaro [5] dengan pemanfaatan rotan core untuk struktur kursi, namun penggunaan nya hanya terbatas pada netting seat dan belum bisa menggantikan struktur utama.
Sistem konstruksi rotan berhubungan erat dengan karakter materialnya yang liat dan lentur. Rotan mengandung lignin relatif kecil apabila di bandingkan dengan kayu keras (hardwood) atau kayu lunak (softwood), dimana lignin berfungsi sebagai pengikat antar sel yang memberi kekuatan pada rotan [6]. Sehingga dapat disimpulkan bahwa rotan tidak sekuat kayu, dan sistem sambungan dengan skrup dapat merusak dinding serat rotan yang menyebabkan daya tahan furnitur tidak lama. Hal ini juga menjadikan furnitur rotan sulit untuk dijadikan konstruksi knockdown sehingga produk yang dihasilkan cenderung memiliki volume yang besar dan terkesan bulky. Volume yang besar ini berpengaruh dalam pengirimannya memerlukan ruang yang besar dan berakibat pada biaya transportasi menjadi mahal dan sulit menembus pasar global.
Selain itu, Industri furnitur menghadapi tantangan untuk dapat bertahan dengan semakin ketatnya persaingan pasar global seiring dengan meningkatnya impor furnitur, seperti dari RRT dan swedia dengan masuknya IKEA, Informa, Zara Home, JYSK, dan lainnya. Furnitur impor membuat konsumen menengah saat ini mempunyai pilihan yang lebih luas dan menggeser selera konsumen dari furnitur tradisonal ukir kayu kepada produk yang menawarkan fungsi, kenyamanan, desain minimalis [7].
Dari permasalahan yang ada, maka diperlukan adanya upaya inovasi dalam pengembangan material rotan batang. Dalam hal memperkuat material rotan secara struktural terdapat beberapa teknik, salah satunya adalah treatment resin-infusion. Treatment atau pengolahan material rotan dengan matrik resin ini bertujuan untuk meningkatkan mechanical properties dari rotan batang [8]. Sehingga, fokus utama dari penelitian ini adalah yang pertama untuk memperkuat mechanical properties dari rotan agar mendapatkan rotan yang memiliki kualitas yang lebih kuat dan kokoh, dan kedua hasil eksperimen di implementasikan pada furniture knockdown. Dengan purwarupa produk berupa single chair dengan memperhatikan aspek estetika yang dapat menarik selera konsumen saat ini.
II. METODE
Pada penelitian ini, digunakan 4 metode penelitian utama yaitu studi tinjauan pustaka, observasi lapangan, eksperimen material, dan uji laboratorium.
Fokus utama penelitian ini adalah untuk mengembangkan material rotan melalui metode eksperimen material, ada 2 tahapan eksperimen dalam penelitian ini yaitu; yaitu pertama melakukan eksperimen treatment material rotan dengan teknik resin-infusion. Bahan yang digunakan adalah rotan dari spesies Calamus manau sp dengan menggunakan matrik resin. Hasil eksperimen treatment rotan kemudian dilakukan pengujian laboratorium guna mendapatkan data valid mengenai perubahan mechanical properties. Pengujian yang dilakukan adalah 3 point bending yang dilakukan di Laboratorium Metalurgi Jurusan Teknik Mesin ITS pada 27 November 2019. Kemudian kedua, hasil rotan yang telah di treatment di aplikasikan pada eksperimen sambungan knock down rotan.
III. HASILDANPEMBAHASAN
A. Analisis Hasil Eksperimen Treatment Material Rotan Batang
Treatment material rotan dengan matrik resin ini bertujuan untuk meningkatkan mechanical properties dari rotan batang. Treatment dilakukan dengan memanfaatkan serat alami yang ada didalam rotan sebagai bahan penguat dan pengikat resin sehingga terbentuk rotan komposit.
Pengujian 3 point bending dilakukan untuk mengetahui kekakuan rotan, yaitu kemampuan rotan untuk menahan perubahan bentuk atau lenturan yang terjadi yang dinyatakan dalam MOE. Pengujian dilakukan dengan melakukan
perbandingan dari material rotan normal dan rotan hasil treatment dari beberapa jenis resin. Kekakuan rotan dapat dinyatakan dari nilai Modulus Elastisitas (MOE).
Ukuran dan tata cara pengujian lentur rotan menggunakan ASTM D143-94 untuk kayu berukuran kecil dan bebass cacat yang dimodifikasi karena tata cara pengujian lentur rotan secara khusus belum ditemukan baik dalam buku teks maupun media publikasi lainnya. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan beban di tengah bentang dengan jarak sangga 28 cm menggunakan mesin uji UTM [6].
Terdapat 4 spesimen uji pada pengujian 3 Point Bending ini yang tertera pada Gambar 1, yaitu
(a) Spesimen dengan perbandingan volume resin Polyester grade A : katalis : 2 %
(b) Spesimen dengan perbandingan volume resin epoxy : katalis = 3 : 1
(c) Spesimen dengan perbandingan volume polyester : katalis = 10 : 1
(d) Spesimen rotan normal
Dari hasil uji laboratorium yang telah dilakukan, didapatkan hasil yang ditelah diproses penulis berupa data uji yaitu data dari hubungan jenis resin dan beban maksimum yang tertera pada Gambar 2 dan data dari hubungan jenis resin dan defleksi maksimum yang didapatkan dari uji laboratorium.
Dari Gambar 2. menunjukkan bahwa penggunaan matrik polyester grade A mempunyai kemampuan menahan beban maksimum paling besar yaitu hingga 4.5 KN. Hal ini
(a) (b) (c ) (d) Gambar 1. Pengujian spesimen pada uji 3 point bending.
Gambar 2. Grafik hubungan jenis resin dan beban maksimum hasil uji bending.
0
1
2
3
4
5
POLYESTER GRADE A EPOXY POLYESTER 108 NORMALHUB UNGAN JENIS RESIN DAN
B EB AN MAKSIMUM
menunjukkan bahwa semakin baik kualitas resin yang digunakan maka semakin besar beban yang diperlukan untuk mencapai defleksi maksimal.
Sedangkan Gambar 3. menunjukan bahwa dekfleksi yang dihasilkan berbanding terbalik dengan beban maksimum. Hal ini berarti semakin baik kualitas resin, maka semakin kecil perubahan ukuran yang terjadi akibat beban maksimum yang diberikan. Hal ini berarti semakin rotan teguh atau dapat mempertahankan bentuknya.
Kerusakan fisik juga terlihat dari hasil pengujian bending. Kerusakan yang terjadi berupa putusnya serat rotan dan pecah pada permukaan tengah bawah, dan gembos pada titik atau permukaan rotan yang menerima beban maksimum pada uji bending. Kerusakan ini dapat dilihat pada Gambar 4.
Berdasarkan pengamatan secara visual, dapat dikatakan rotan komposit dengan matrik resin grade A (paling kiri) mengalami permukaan gembos paling kecil yaitu 15 mm, dan rotan normal (paling kanan) mengalami permukaan gembos 40 mm. Hal ini menunjukan bahwa rotan dengan infuse resin mengalami peningkatan kekerasan material.
Kesimpulan dari Gambar 5. dapat dilihat bahwa untuk rotan normal tanpa treatment memiliki MOE sebesar 54,074.93 kg/cm2. Sedangkan treatment rotan dengan polyester grade A memiliki peningkatan MOE paling besar, yaitu sebesar 266,293.94 kg/cm2. Hal ini berarti rotan dengan treatment lebih kaku dan teguh daripada rotan normal, dengan peningkatan sebesar 5 kali nilai normal.
Kesimpulan Eksperimen Resin-Infusion yaitu penguapan material rotan bulat polos pada suhu 110 derajat celcius selama 3 menit sebagai treatment pra resin-infusion membantu membuka dan memperbesar diameter ikatan pembuluh pada rotan sehingga mempermudah aliran resin. Kemudahan proses masuknya cairan resin dipengaruhi oleh faktor kekentalan resin. Penambahan katalis 1.5 – 2.5 % dari
volume resin adalah rasio keenceran resin paling baik pada resin grade A.
Saat proses resin-infusion berlangsung, ujung batang rotan harus selalu terendam didalam cairan resin agar tidak ada aliran udara yang masuk dan mengisi didalam kapiler rotan. Penggunaan plastik roll lebih efektif dalam proses vacuum resin-infusion daripada plastik wrap karena potensi kebocoran udara lebih kecil. Bagian ujung rotan harus di wrap dengan plastik wrap agar resin tidak mengalir keluar lagi setelah ter-infused.
Pada rotan manau dengan diameter 30 panjang 60 cm, setelah di infuse dengan matrik resin, rotan mengalami penambahan massa sehingga rata-rata massa rotan menjadi 346 gram dari 220 gram. Hal ini menunjukan pasca resin-infusion terjadi penambahan berat jenis sebesar 0.3 gram/cm3. B. Analisis Sambungan Knockdown Pada Rotan Hasil Treatment
Setelah dilakukan treatment terhadap material rotan batang, mechanical properties dari rotan menjadi lebih kaku dan teguh. Sehingga dapat di implementasikan dalam sambungan knock down dan memiliki beberapa perbedaan signifikan, yaitu pada proses pembuatan lubang untuk knock down fitting menjadi lebih padat dan tidak berserabut. Hal ini terbukti dari beberapa kali baut mengalami patah. Percobaan pemasangan baut dapat dilihat pada Gambar 6.
Secara umum, sistem sambungan knock down untuk penampang silinder pejal ada dua jenis, yaitu cross-dowel atau dikenal dengan mur guling, dan sambungan mur nanas. 1) Cross-Dowel
Cross-dowel memiliki kekuatan yang cukup baik karena ikatan yang terjadi adalah saling silang, dan kemampuan mengikat nya yang cukup baik dapat menjaga kestabilan struktur rotan. Sehingga, Sambungan cross-dowel cocok digunakan untuk konstruksi tegak lurus yang memerlukan kekuatan dan pembebeban seperti digunakan pada penyangga
Gambar 5. Grafik modulus elastisitas.
Gambar 6. Percobaan pemasangan baut. Gambar 5. Grafik modulus elastisitas.
Gambar 6. Percobaan pemasangan baut.
Gambar 6. Percobaan pemasangan baut. Gambar 5. Grafik modulus elastisitas.
Gambar 6. Percobaan pemasangan baut. Gambar 3. Grafik hubungan jenis resin dan defleksi maksimum hasil uji
bending.
Gambar 4. Kerusakan fisik pada spesimen uji.
P O L Y E S T E R G R A D E A
E P O X Y P O L Y E S T E R
1 0 8
dudukan dan pada support struktur utama. Kelemahan join ini adalah kerumitan dalam proses pembuatan karena dibutuhkan kepresisian yang tinggi terutama pada permukaan silinder, sehingga kesalahan berapa mili dapat menyebabkan kegagalan sambungan knock down. Pemasangan sambungan cross-dowel tertera pada Gambar 7.
2) Mur Nanas
Mur nanas atau disebut insert nut berbentuk nanas dan memiliki cakram untuk ditanam permanen berfungsi untuk penyambung baut didalam kayu. Sedangkan jenis baut atau skrup pengikatnya yaitu joint connecting bold (JBC). Namun, Mur nanas jarang digunakan pada mebel rotan karena cakram pada mur nanas dapat merusak serat batang rotan. Pemasangan sambungan Mur nanas tertera pada Gambar 8.
Sehingga solusi yang diterapkan pada eksperimen ini adalah penggunaan material tambahan berupa kayu solid yang di insert dalam lubang yang akan ditanam mur nanas. Fungsi kayu pada sambungan ini adalah meminimalir kerusakan pada material rotan akibat cakram mur nanas. Sehingga cakram mur hanya akan mencengkram kayu yang memiliki strength dan hardness lebih baik dari rotan.
Kesimpulan pada hal ini jika dibandingkan dengan sambungan cross-dowel, mur nanas memiliki kekuatan dibawah cross-dowel. Sehingga, sebaiknya penggunaan mur nanas adalah pada struktur yang tidak mendapatkan beban berat, misal pada sambungan backrest, armrest, dan support struktur kaki.
C. Analisis Konstruksi Knockdown
Secara garis besar, kursi flat-pack memiliki konstruksi yang terbagi atas empat komponen utama, dan komponen pendukung. Komponen utama meliputi sandaran yang akan menerima gaya lateral, Struktur kaki yang terpisah atas sisi kanan dan kiri yang harus memiliki stabilitas lateral, dan
seating yang harus menahan beban tubuh pemakai nya. Komponen pendukung berupa struktur pendukung struktur utama yang biasa disebut support. Struktur support setting tertera pada Gambar 9.
Kesimpulan dalam percobaan konstruksi ini membuktikan bahwa rotan hasil eksperimen resin-infusion mampu menciptakan inovasi konstruksi rotan yang lebih minim struktur, tanpa support tambahan, dan dapat digunakan konstruksi knock down yang lebih compact. Namun, evaluasi dari konstruksi ini adalah penggunaan rotan batang pada penghubung dua frame kaki kanan dan kiri menghasilkan stabilitas yang kurang baik. Sehingga, didapatkan solusi adalah penggunaan rotan balok atau papan rotan pada penghubungnya.
D. Implementasi Desain
Implementasi desain dari penelitian ini adalah penggunaan rotan hasil treatment untuk furnitur single chair dengan konstruksi knock down dan desain yang compact.
Dengan mempertimbangkan konsep dan kriteria – kriteria penilaian lain seperti : kemudahan produksi efisiensi material, kekuatan, dan bentukan organis yaitu mempertahankan karakter material rotan. Melalui berbagai Analisa didapatkan design requairements sebagai berikut : 1) Material rotan yang digunakan adalah rotan spesies
Calamus manau sp dalam bentuk poles halus kondisi kering udara 14%.
2) Rotan rod diameter 28-30 mm.
3) Proses produksi dimulai dari bending kemudian resin-infusion
4) Struktur furnitur tanpa support tambahan disekitar struktur utama nya.
Gambar 7. Pemasangan sambungan cross-dowel.
Gambar 8. Pemasangan sambungan Mur nanas.
Gambar 9. Struktur support seating.
Gambar 10. Safety factor uji simulasi desain.
0 2 4 6 Treated Untreated
Design Implementation 1
Treated Untreated5) Support seat atau penyangga dudukan menggunakan rotan balok atau papan rotan.
6) Tiap komponen nya merupakan komponen terbuka untuk intake dan output pada proses resin-infusion. Komponen tertutup merupakan sambungan dengan lem.
Uji simulasi dengan menggunakan software terhadap suatu desain kursi telah dilakukan sebagai alat ukur keberhasilan implementasi material yaitu dengan membandingkan dan menganalisis kursi dengan rotan normal dan kursi dengan rotan resin-infusion. Peningkatan kekuatan yang signifikan menjadi tolok ukur utama keberhasilan riset ini seperti yang dipaparkan pada Tabel 1.
Dari Gambar 10. terlihat bahwa pada pembebanan maksimum yaitu saat berat pengguna kursi 100 kg diperoleh angka keamanan minimum pada kursi normal adalah 1.8, sedangkan angka keamanan minimum pada kursi resin-infusion adalah 4.22. Berdasarkan Dobrovolsky (machine element) menyakatakan bahwa untuk beban statis angka keamanan 1.25 – 2 ; beban dinamis 2-3. Konstruksi rangka kursi tersebut termasuk dalam kelompok beban dinamis sehingga angka keamanannya minimal 2.00 maka kursi dengan rotan resin-infusion memiliki nilai keamanan yang baik, sedang kursi normal tidak aman untuk digunakan.
IV. KESIMPULAN
Material rotan memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi material yang lebih berkualitas terutama dari segi mechanical properties nya. Salah satu cara pengembangan material rotan yaitu dengan mengolah material rotan dengan teknik resin-infusion. Dari hasil eksperimen yang telah dilakukan pada rotan spesies Calamus manau sp, didapatkan
hasil bahwa rotan hasil pengolahan resin infusion mengalami peningkatan modulus elastisitas lima kali lebih besar dari rotan normal. Namun, dapat disimpulkan bahwa peningkatan modulus elastisitas bergantung pada jenis matrik yang digunakan, semakin bagus spesifikasi resin maka semakin bagus kualitas rotan yang di dapat. Peningkatan mechanical properties rotan juga bergantung pada struktur anatomi dan kimia penyusun dari jenis rotan yang digunakan. Sehingga penggunaan jenis rotan yang berbeda akan mendapatkan hasil yang berbeda. Hasil Eksperimen Material Rotan Resin-Infusion dapat dilihat pada Gambar 11. Hasil moke-up implementasi desain tertera pada Gambar 12.
Treatment material rotan ini penting untuk menghasilkan kualitas furnitur yang lebih kuat dan tahan lama. Dari peningkatan kekuatan yang didapat, material dapat diimplementasikan untuk furnitur knock down dengan desain yang lebih simple dan compact, yaitu tanpa support-support tambahan disekitar struktur utama nya.
Namun, penggunaan sistem konstruksi kursi rotan knock down masih perlu banyak pengembangan mengingat belum banyak pengrajin rotan yang terampil dalam menerapkan konstruksi knock down yang memerlukan tingkat presisi tinggi.
Dengan peningkatan material properties yang dihasilkan dari proses vacuum resin-infusion, diharapkan kedepannya material ini dapat diaplikasikan pada berbagai bidang produk lain yang potensial.
DAFTARPUSTAKA
[1] A. E. Palupi, T. N. P. Utomo, and L. M. Nuradhi, “Perancangan furnitur berbahan rotan dan fasilitas pendukungnya,” KREASI, vol. 2, no. 1, Gambar 11. Hasil eksperimen material rotan resin-infusion.
2016.
[2] S. T. Ardiyanti, “Lampu Kuning Industri Rotan Indonesia,” Badan
Pengkajian dan Pengembangan Kebijakan Perdagangan, Kementerian Perdagangan Republik Indonesia, Jakarta, 2017.
[3] Kementerian Perdagangan Republik Indonesia, “Pengembangan Produk Mebel Rotan Indonesia,” Warta Ekspor, Jakarta, 2013. [4] N. Y. Maharani and O. Handojo, “Eksplorasi struktur dan kombinasi
material produk furnitur rotan,” Prod. Des., vol. 1, no. 1, 2012. [5] I. Biantoro and E. Zulaikha, “Eksperimen sistem sambungan rotan
untuk pengembangan sarana duduk rotan,” J. Desain Idea J. Desain
Prod. Ind. Inst. Teknol. Sepuluh Nop. Surabaya, vol. 16, no. 1, 2017.
[6] O. Rachman and Jasni, Rotan Sumberdaya, Sifat dan Pengolahannya. Bogor: Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan, 2006. [7] Z. Salim and E. Munadi, Info Komoditi Furnitur. Jakarta: Kementerian
Perdagangan Republik Indonesia, 2017.
[8] A. Kurniawan, A. Windharto, and N. A. Rizkiyah, “Desain sepeda rotan dengan rekayasa material rotan resin,” J. Desain Idea J. Desain
Prod. Ind. Inst. Teknol. Sepuluh Nop. Surabaya, vol. 19, no. 1, pp.
